Океан и атмосфера

Самые крупные общие вопросы метеорологии и океанологии могут решаться только совместно. К ним относится, например, определение мощности потоков тепла и влаги в связи с особенностями поверхности океана и др. В сущности, наша планета с окружающим воздухом представляет собой крайне сложную единую систему «океан — атмосфера — материки». Следует напомнить, что, при всем общем значении проблемы взаимодействия, в ее научной и теоретической разработке и дальних перспективах весьма важны запросы практики, народного хозяйства. Знание взаимодействия океана и атмосферы необходимо, прежде всего, для обеспечения безопасности и наибольшей экономичности мореплавания, для высокоэффективной эксплуатации биологических, минеральных, энергетических запасов океана.

В то же время развивается прогностическое учение о взаимодействии. Теплоемкость океана, его «прозрачность» относительно коротковолновой радиации и течения возбуждают сложные асинхронные связи между энергетическим балансом океанической поверхности и погодой. Это относится в первую очередь к большим пространствам и длительным временным интервалам. Все более входящие в практику современного прогнозирования численные и физико-статистические методы долгосрочных прогнозов погоды в расчетах циркуляции атмосферы ставят своей конечной целью исследование взаимодействия. Изучение механизма обмена между подстилающей поверхностью — океаном — и прилегающей атмосферой становится основой прогнозов на длительный срок, с большей заблаговременностью и на значительных территориях.

Прогнозы погоды в течение долгого времени основывались на развитии атмосферных процессов над сушей, не располагая достаточной информацией с океанов. Но сейчас прогнозы погоды все больше нуждаются в знании закономерностей взаимодействия. Что же касается морских гидрологических прогнозов, то они всегда на этом строятся.

Использование данных о взаимодействии океана и атмосферы для прогнозов еще не находится в той стадии, когда можно просто взять первое и получить второе. Прогнозисты принуждены пока сводить в ряды наблюдения и методами статистики обрабатывать их, выявляя таким образом взаимосвязи. Но сохранятся ли они и в будущем? А прогноз это ведь именно будущее — на малый и на большой срок. Стало быть, надо искать внутренние связи, изучать весь единый и многогранный механизм термогидродинамических взаимозависимостей. Только в этом путь совершенствования методов прогнозов изменения состояния океана и атмосферы. И уже возникает новая задача — предсказание возможных изменений климата, его колебаний. Как и другие, она не является чисто теоретической. Климат менялся и в прежние эпохи, наступали и отступали ледники, теплели и холодали гигантские участки суши и океана, цвели сады в сегодняшних пустынях. Человек не управляет климатом, но современный уровень знаний и потребностей человечества вплотную подводит к этой проблеме.

Казалось бы, в таких глобальных проблемах, о которых мы говорим, не могут занимать большого места локальные явления, например загрязнение. Однако это не так. Загрязнение угрожающе растет и не принимать его во внимание уже невозможно. Известно, например, что нефтяная пленка на поверхности океана, оставаясь длительное время, нарушает баланс энергии и веществ, уменьшает поступление в воду света и тепла, влияет на теплообмен, испарение, влагооборот.

Каким путем происходит взаимодействие океана и атмосферы? Во-первых, это микромасштабные процессы в приводном слое воздуха и приповерхностном воды. Обмен веществом, газом и теплом, количеством движения и др. является как бы предтечей более крупномасштабных взаимодействий. Далее следуют среднемасштабные процессы, они определяют свойства пограничных слоев атмосферы и океана, таких их особенностей, как инверсия, распределение скоростей и др., гравитационных волн. И наконец, крупномасштабные процессы завершают эту краткую, самую общую систему взаимодействий, о которой подробно будет сказано ниже. Им обязаны океанические течения и общая циркуляция атмосферы, включая тропическую и умеренных широт. Эти циркуляции зависят от микропроцессов, конфигурации материков и океанов, обмена теплом.